【導(dǎo)讀】本文主要講述了安全帽注塑模的設(shè)計。內(nèi)容包括制品材料的選擇及材料性能的分。析、注射機(jī)的選用、澆注系統(tǒng)、成型零件、冷卻系統(tǒng)和抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計等部分。外，還包括模具型腔部分，并利用先進(jìn)軟件將其加工部分直接生成NC文件。既保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，還大大地提高了制造生產(chǎn)率，縮短了產(chǎn)品更新的周期。

　　

【正文】 因為 h=,p=30MPa,y=。代入可求得： b== 按強(qiáng)度計算 ]2[ )12( ??? prbPP? ? 式中 r —— 凹模型腔內(nèi)孔半徑，為 110mm； P? —— 材料許用應(yīng)力，為 320MPa ； 其余參數(shù)同上 。代入計算可得： b=。所以應(yīng)取 。 型腔的理論底部厚度計算 ]2[ 按剛度計算 3PEprh ?? 各參數(shù)同上。代入可得： h=。 按強(qiáng)度計算 Pprh ?43 2? 各參數(shù)同上。代入可得： h=。所以應(yīng)取 h=，但是由于型腔還有定模固定板支承，故其不會懸空，因而可不必取這么厚尺寸，與定模固定板聯(lián)結(jié)總尺寸大于 即可。 模具鋼的選擇 選擇模具鋼的原則 塑件的生產(chǎn)批量 模具是高效率的生產(chǎn)工具。每一付模具的使用壽命，直接關(guān)系到制件的成本。而每一種產(chǎn)品的預(yù)計產(chǎn)量，又因市場需求而定。 在考慮設(shè)計模具時，除了每模的型腔婁之外，就要考慮其使用壽命。最理想的情況是當(dāng)模具壽命終了時，該產(chǎn)品正好退出市場。但這實際很難推斷，因為市場需求是變化莫測的。 批量小，則對鋼材的要求可以低些；而批量大時，必須選擇優(yōu)質(zhì)鋼材，以延長使用壽命而避免重復(fù)制做模具。 塑件的尺寸精度 塑件的尺寸精度 ，有 50%取決于模具。而模具的制造精度及耐磨損性能又決定制件的合格率。對于要求高精度（ SJ1372— 78 的 4級精度）以及超高精度（ SJ1372— 78 的 2級精度）的塑件，既使產(chǎn)量極低，也應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼。 制件的復(fù)雜程度 制件越復(fù)雜，型腔的加工就越難，因而必須選用切削性能好的鋼材。制件復(fù)雜程度高，表現(xiàn)在制件圖樣上的尺寸數(shù)目多，加工部位多。因而加工的應(yīng)力變形必須考慮。 制件的體積大小 制件越大，型腔的切削量也越大。用大吃刀量切削時，切削應(yīng)力也大。因而對于大制件的模具最好選 用易切鋼。制件小時，型腔體積小，所用的刀具（主要是銑刀）強(qiáng)度低，切削量很小。選擇鋼材時應(yīng)選用質(zhì)地均勻，合金碳化物分布細(xì)而均稱的鋼材。小模具多先作預(yù)硬化處理后加工，要考慮加工的可能性。 制件的光觀要求 塑件如為外觀裝飾件，則表面的質(zhì)量好壞能很大程度上影響產(chǎn)品的銷售，凡對塑件外觀有嚴(yán)格要求的塑件，最好選用真空熔煉或電渣熔煉鋼，以達(dá)到最好的型腔拋光效果。 本設(shè)計模具鋼的選擇 基于上述各個原則并逐次考慮之，結(jié)合制件為大批量生產(chǎn)、塑件尺寸精度要求較高、制件形狀相對簡單、體積較大以及制件要求 外觀比較光滑等特點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)性、加工性等方面進(jìn)行綜合考慮，本設(shè)計決定選用 3Cr2Mo(P20)模具鋼。 3Cr2Mo(P20)屬預(yù)硬化鋼，為我國引進(jìn)美國通用的塑料模具鋼，預(yù)硬化后硬度HRC36～ 38。用于中、小型熱塑性塑料注射模。真空熔煉的品種可以拋光成鏡面光澤?？估瓘?qiáng)度約為 1330 2/mmN 。 第 6 章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ]5[ 注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)有導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動模和定模的開合模 導(dǎo)向以及脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動導(dǎo)向。因生產(chǎn)批量大，采用導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合的導(dǎo)向類型。 導(dǎo)柱固定孔直徑與導(dǎo)套固定孔直徑相等，便于兩孔同時加工，確保同軸度，導(dǎo)柱采用帶儲油槽階梯形，其帶油槽便于潤滑，使用壽命長。 導(dǎo)柱直徑的計算及選用 因?qū)е璩惺軇幽５闹亓?，則其直徑應(yīng)先用下式進(jìn)行估算： 4 3364 ??EWLd ? 式中 W —— 每根導(dǎo)柱承受的模板重力（ N ）； L —— 模板重心距導(dǎo)柱根部的距離（ mm ）； E —— 材料的彈性模量， ? 。而： W = 4Vg? 式中 ? —— 模具鋼的的密度，對于合金鋼 ? = 3/ cmg ； V —— 動模的近似體積（ 3cm ）； g —— 重力加速度， kgNg /? 。而 V = 32222112213421 hrhllhRr ??? ???? 其中 1r 為上半球半徑，為 100mm,R 、 1h 分別為下半部分近似圓柱體底圓半徑和高，其值分別為 106mm 和 60mm, h、ll 和21 分別為動模不參與成型部分長方體支承的長、寬和高，其值分別為 560mm,430mm 和 40mm， 3hr 分別為動模中空腔圓柱體的底圓半徑和高，其值分別為 20mm 和 132mm。代入以上各數(shù)據(jù)可得： V =11605004 3mm = 3 ,則 W = 410 3??Vg? = 4 3???? =（ N ） 所以 453 ???? ??? ?d=(mm ) 由 [1]表 53選有肩導(dǎo)柱（ ），其其主要參數(shù)如下： (單位： mm ) 80,315,8,71,63,63,50 ?????????? ??????? LLsDddd 材料為 20 鋼，滲碳 ～ 厚淬硬到 HRC5660。 導(dǎo)套的選用 附圖 附圖 由導(dǎo)柱的尺寸查標(biāo)準(zhǔn) ，得導(dǎo)套的尺寸，選用帶頭導(dǎo)套 I型， 其具體參數(shù)如下： (單位： mm ) 導(dǎo)套 1： 100,125,8,71,63,63,50 10 ??????? ???????? LLsDddd 導(dǎo)套 2： 38,46,8,71,63,63,50 10 ??????? ???????? LLsDddd 第 7 章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計 ]5[ 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 為提高生產(chǎn)率，本設(shè)計采用機(jī)動脫模，即應(yīng)用注射機(jī)的液壓頂出裝置或機(jī)械頂出機(jī)構(gòu)，在模具開模后，通過模具中的頂出機(jī)構(gòu)將塑件從模具中脫出。本脫模機(jī)構(gòu)采用異型頂桿、頂出固定板和頂出板組成的頂出機(jī)構(gòu)。開模時，塑件滯留于動模，模具開啟后使塑件及澆品凝料滯留于帶有脫模裝置的動模上，以便模具脫模裝置在注射機(jī)頂桿的驅(qū)動下完成脫模動作。 頂桿布置形式 頂桿的頂出位置應(yīng)該設(shè)在脫模阻力大的部位。在型芯內(nèi)部設(shè)置頂桿時，應(yīng)盡量靠近側(cè)壁而且要均 勻分布。頂桿距離側(cè)壁一般為 3mm 以上。因塑件頂部有加強(qiáng)筋，故而應(yīng)在筋的底部增設(shè)頂桿，以防止塑件局部產(chǎn)生裂紋。 頂桿與型芯頂桿孔的配合一般為 H8/h7,配合長度一般為頂桿直徑的（ ～ 2）倍，但至少不小于 15mm。 脫模力的計算 經(jīng)過注射機(jī)的高壓注射塑料在模具內(nèi)冷卻定型，此時塑料收縮將型芯包緊，這一包緊力是開模后塑件脫出時所必須克服的，此外還有不通孔帶來的大氣壓力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及機(jī)構(gòu)本身運(yùn)行時所產(chǎn)生的摩擦阻力。開始脫模時的瞬時阻力最大，脫模力的計算一般總是計算初始脫模力。 由 t/D=1/20(塑件壁厚與其內(nèi)孔直徑之比 )，所以應(yīng)按薄壁塑件來計算脫模力： BKftLEQ 10)1( )t a n(c os2 ?? ???? ??? 式中 Q —— 脫模力（ N ）； E —— 塑料的拉伸模量，為 2021MPa ； ? —— 塑料成型的平均收縮率 ,為 %； t —— 塑件的壁厚 ,為 ； L —— 被包型芯的長度，為 ； ? —— 脫模斜度（ ? ） ,一般為 1～ 2? ,這里取 1? ； f —— 塑料與鋼材之間的摩擦系數(shù)，為 ； ? —— 塑料的泊松比，對于 ABS 為 ； K —— 由 f 和 ? 決定的無因次系數(shù)，約等于 1。 B —— 塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（ 2mm ），當(dāng)塑件底部有通孔時， 10B 視為零。這里 B = 23 8 3 4 0108113 mm???? 所以可得： Q = 推桿長度計算 推桿總長度： 頂固頂動墊凸桿 hShhh ?????? )()( 21 ?? 式中 凸h —— 凸模的總高度，為 188mm ； 動墊h —— 動模墊板的厚度，為 80mm ； 頂S —— 頂出行程，為 175mm ； 頂固h —— 頂桿固定板的厚度，為 20mm 1? —— 富裕量，一般為（ ～ ） mm ，這里取 。 2? —— 頂出行程富裕量，一般為 3～ 6mm ，這里取 4mm ，以免頂出板直接頂?shù)絼幽|板。 代入上述各數(shù)據(jù)，可得推桿總長度： 桿h = mm ,取 468mm 。 推桿強(qiáng)度計算與應(yīng)力校核 ]1[ 圓形推桿直徑 d )(644 3 22 cmQRn ld ?? ?? 式中 d —— 圓形推桿直徑（ cm）； ? —— 推桿長度系數(shù) ? 。 l —— 推桿長度，為 。 n —— 推桿數(shù)量 ,定為 4 根； E —— 推 桿 材 料 的 彈 性 模 量 （ 2/cmN ）， 鋼 E = ? ； Q —— 總脫模力，為 。 代入各數(shù)據(jù)可得圓形推桿直徑： d ==。 因推桿比較長，應(yīng)適當(dāng)增大其直徑以提高其剛度。 由 [1]表 510選擇推桿尺寸（ — 84）如下（單位： mm ）： 468,7,22,16 ????? ???? LSDd 因推桿需參與成型，故應(yīng)做成異型推桿，經(jīng)上述標(biāo)準(zhǔn)修補(bǔ)而成。 推桿應(yīng)力校核 sdn Q ??? ?? 24 式中 ? —— 推桿應(yīng)力（ 2/cmN ）； s? —— 推桿鋼材的屈服強(qiáng)度，對于 45鋼， s? =32021 2/cmN 。 所以 ? = 2 ?????? s??（ 2/cmN ） , 能保證推桿的正常工作。 推板厚度計算 EByQLH ? 式中 H—— 推板厚度（ cm）； L—— 推桿間距，為 ； Q—— 總脫模力，為 ； E—— 鋼材的彈性模量，對于 45 鋼為 E=107 N/cm2 B—— 推板寬度，為 36cm； y—— 推板允許最大變形量，為 。 代入以上各數(shù)據(jù)，可算得： H==，取 80mm。 第 8 章 排溢、引氣系統(tǒng)的設(shè)計 排溢設(shè)計 模具型腔在塑料充填過程中，除了型腔內(nèi)原有的空氣外，還有塑料受熱或凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體尤其是在高速注射成型時，考慮排氣是很必要的。一般是在塑料充填的同時，必須將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的高溫，引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良而引起塑件強(qiáng)度降低，甚至阻礙塑料填充等。為了使這些氣體從型腔中及時排出，可以采用開設(shè)排氣槽等辦法。 排氣槽應(yīng)開設(shè)在 型腔最后被充滿的地方。這里利用分型面的配合間隙排氣。 引氣設(shè)計 本設(shè)計制品為深腔殼形塑件 ,注射成型后 ,整個型腔由塑料填滿 ,型腔內(nèi)氣體被擠出 ,此時塑件的包容面與型芯的被包容面基本上構(gòu)成真空。當(dāng)塑件脫模時，由于受到大氣壓力的作用造成脫模困難，如采用強(qiáng)行脫模，勢必使塑件發(fā)生變形或損壞，影響塑件質(zhì)量。 本設(shè)計中，除了四根頂桿的間隙可以引氣之外，在動模也有四個鑲塊（用螺釘聯(lián)結(jié)） ,其間隙可作引氣之用。 第 9 章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 ]3[ 一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為 200C左右 ,而塑件固化后從模具型腔中取出時其溫度在 600C 以下。熱塑性顏料在注射成型后 ,必須對模具進(jìn)行有效的冷卻 ,使熔融塑料的熱量盡快傳給模具 ,以便使塑件可靠冷卻定型并可迅速脫模 ,提高塑件定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 冷卻介質(zhì)采用冷卻水 ,這是因為水的熱容量大 ,傳熱系數(shù)大 ,成本低 ,且低于室溫的水也容易取得 .用水冷卻即在模具型腔周圍或型腔內(nèi)開設(shè)冷卻水通道 ,利用循環(huán)水將熱量帶走 ,維持恒溫。 冷卻通道的理論計算 熱量計算 模具的熱量是由輻射傳熱、對流散熱、向模板的傳熱和與注射噴嘴的傳熱等很多因素綜合作用的結(jié) 果。要精確計算是十分困難的?，F(xiàn)僅考慮冷卻介質(zhì)在管內(nèi)強(qiáng)制對流的散熱，而忽略其它傳熱因素。假設(shè)由熔融塑料放出的熱量全部付給模具，其熱量為 )( 21 TTnmCQ ?? (J/h) 式中 n —— 每小時注射次數(shù)（次 /小時）； m —— 每次注射的塑料質(zhì)量（千克 /次）； C —— 塑料的比熱容（ J/kg? 0C） ,查表 826 可得 ABS 的比熱容是 1047（ J/kg? 0C） ； 1T —— 熔融塑料進(jìn)入模腔的溫度（ 0C）； 2T —— 制品脫模溫度（ 0C）。 每小時注射次數(shù) n 與注射周期有關(guān)，而注射周期 T（每兩次閉模的時間間隔）包括 ]1[ ： )(sTTTTT ri ???? 式中 iT —— 充模時間，查表 549 得 iT =。 nT —— 升壓及保壓時間， nT = )2( 2ss? ,當(dāng)壁厚 s= 時，代入可得nT =。 Tc —— 冷卻時間，對于